技术领域
本发明的领域涉及通过化学手段控制微波和如此控制的微波在医学、化学和等离子体产生方法中的用途，和执行此类方法的设备。
背景技术
微波能量的使用正在大范围的活动中更广泛的传播。事实上，已在许多领域发表了若干综述文章(Paré等，1994，1997，2003，2008a，2008b，2010，2011a，2011b)。
一个相对较新的领域是基于微波的医学设备。Paré教导了可以选择性地加热材料的一种或多种成分，同时使其它成分相对地保持低温(US 5,002,784；US 5,338,557；US 5,458,897)。Paré还教导了可以选择性地加热多相系统的一相，同时使其他相相对地保持低温(US 5,377,426；US 5,519,947；US 5,675,909；US 5,732,476)。这些关于如何选择性破坏植物和动物组织的微观结构的教导使得这些技术非常有价值，例如用于提取各种高附加值化合物。虽然这些技术的大多数是在非原位(ex situ)组织上进行的，但它们被证明适用于原位(in situ)工作。因此，存在进一步利用微波的这种选择性加热特性来开发用于医学治疗的方法和设备的需求。
还存在通过使用化学手段而非在过去的教导中发现的物理手段进一步增强这种选择性加热的需求。这种化学手段用于改变组织的介电特性，使得经所述化学处理的组织表现为所述微波暴露的新材料，并且经所述化学处理的组织更易受微波处理的影响。
此外，存在提供智能选择性加热装置的需求，该装置将能够主动地对待处理材料的性质特有的介电特性起反应，无论所述材料是处于其自然状态的组织还是它们是否已经过使用这种化学手段处理因而提供更精确的治疗条件，并减少甚至去除损害健康组织的可能性。
更具体地，存在利用微波的选择性加热特性来增强化学消融程序的效率并扩大其在医学领域特别是在肿瘤学领域中的适用范围的需要。
进一步更具体地，存在利用微波的选择性加热特性来提高一般化学反应过程的效率，并扩大其在化学合成领域特别是在包括高温、快速热解的液相合成和固相合成领域中的适用范围的需要。对于本领域技术人员显而易见的是，本发明同样适用于其他类型的化学反应过程，并且后者可以在压力下、在真空下以及在大气压条件下进行。
更具体地，存在利用微波的选择性加热特性来提高等离子体产生过程的效率，并扩大其在化学领域特别是在材料、纳米技术和电子元件领域中适用范围的需要。等离子体情况下碳和金刚石的沉积是这些应用的代表。对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明同样适用于在等离子体下进行过程的其他类型，并且这两个应用仅作为典型示例提供，并且它们不构成应用的详尽列表，也不限制本发明的适用性和范围。
对于本发明所考虑的医学应用，该过程的基本目标在于选择性地将体内病变组织(无论是原位还是非原位)加热至足以有效消融病变组织的温度和时间。可以选择性地加热病变组织而非健康的组织，一般来说，原因为前者表现出与后者明显不同的介电特性。因此，原则上实现这样的过程是相对简单的。但在实际情况下，尽管总体趋势上病变组织相对于健康组织具有有利于选择性加热的介电性质，但由于不同类型的组织间的介电性质显著不同(例如，肝脏与肺脏)，不能使用通用的程序。
因此，挑战在于能够对选择性加热控制执行良好控制并使加热的病变组织和相对低温的健康组织间发生的自然热传导最小化，以避免损伤这些健康组织并引起患者过度的生理压力。
应当理解，本发明属于个性化医疗领域，因为事实上待治疗的每个组织将基于每个患者唯一地进行治疗，并且针对特定患者的特定组织的精准治疗将是特异性的，在患者之间有所变化。
流入或在病变组织周围的血液可用作天然冷却剂。流入或在病变组织周围的相对大的血液量相较于这些病变组织的较少的血液量，使其成为去除部分热量并保护健康组织免受温度升高的最合适的装置。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，可能存在单用自然血流不足以去除多余热能的情况，并且期望提供用于实现充分冷却并防止潜在损害病变组织周围或附近的健康组织的其他装置。这样的装置包括但不限于珀尔帖冷却(Peltier cooling)、闭环液体再循环、气体膨胀(例如CO2)等。
这种额外的冷却装置还具有冷却用于将这种能量输送到病变组织的设备部件的增强益处。这是特别重要的，因为热损耗发生于例如轴(例如针)中，其中附有一种或一系列的装置来传输微波能量，例如微同轴电缆，并且用于引导插入并且精确和明确的这些装置的放置，以将微波能量输送到病变组织。
当在治疗期间装置的阻抗不精确匹配时，会发生这种热损失。即使在治疗开始时阻抗精确匹配，但由于治疗进行引发的坏死过程，组织的介电性质会发生演变，导致阻抗可能在治疗期间发生漂移，这引起不希望的热量沿着设备的轴产生。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，不容易获得这些完美的阻抗匹配条件，并且对这些条件的控制是关键的。因此，挑战是尽可能产生显著的温度梯度，同时限制所产生的热能传输到其他生理部分。
到目前为止使用的方法和装置基于功率控制和促进冷却。Paré等人教导了通过提供物理手段来增强治疗条件下施用于系统的能量密度的控制，以进一步增强这种选择性加热(US 6,061,926)。有许多这样的方法和设备。但是这些中没有一个基于系统的介电性质。介电参数是自然(Nature)用于区分组织的一个参数；因此，期望使用这种方法。
对于微波领域的技术人员来说显而易见的是，微波的电场分量是控制传输到生理系统中的能量的一个关键参数。存在将这种电场分量集中到待处理的组织中的需要。
迄今为止的所有技术都利用了微波能量的纯功率方面。一些使用高功率装置。一些使用微波发射天线阵列，因为当使用n个天线时，天线之间的场增加到n的平方；这种场增加提供了达到更高局部温度的可能性。然而，该方法没有提供任何排出热能的装置，也没有阻止它向病变组织之外和像内部一样的发射。为了解决热传导问题，这些设备还利用了额外的冷却装置；后者使它们更复杂并且更笨重。迄今为止，还没有关于防止对生理部分(例如健康组织)的额外场损耗的装置的教导。
最近，已提出使用拱形天线(US 8,808,282)和涂有介电材料或其中一面被遮蔽的天线以在选定方向上引导电场并限制其在另一个方向上的传输(US6,692,492)。然而，这些技术没有一个解决不同类型组织(如骨肿瘤和肝肿瘤)之间介电性质的变化。因此，存在提供基于介电的方法和设备以选择性地和安全地处理病变组织而不考虑组织性质的需要。
到目前为止，没有任何教导关于通过独立地改变用于发射能量的每个探针来在电学上实时适应治疗下组织不断演进的介电性质的装置，无论是通过探针的机械运动，还是通过改变发射功率的电学特性。对于微波消融技术领域的技术人员来说显而易见的是，在这种条件下，将微波能量应用于组织所引起的温度升高至足够产生气体发展并由所述组织释放。这些现象导致所治疗组织的体积减小，并且通过这种做法显著增加了更靠近微波能量应用点的周边非病变组织的损伤风险。
此外，已知这种材料损失导致介电性质(例如介电常数)的显著变化。对于微波领域的技术人员来说显而易见的是，这种介电常数的降低会提高微波进一步穿透到组织中的可能性，并提高周围非病变组织的损伤风险。没有任何关于如何在执行消融过程中化学地控制介电性质变化演进的教导。也没有任何关于如何在执行消融过程中物理地控制介电性质变化演进的教导。没有关于在坏死过程中实时监测和对所发生的这些化学和物理的变化作出反应的方法或装置的教导。
虽然在微波消融治疗期间引入了诸如盐水溶液的液体，但它们被用作保护待治疗组织附近的重要生理结构的装置(US 8,343,05；US 9,498,284；US 9,526,557；US 9,526,568；Goldberg等(2001)；Du et等(2015)；Shi等(2015)；Dou等(2016))。没有教导关于使用感受器(如化学消融剂)来实现提高化学消融治疗的效率的目标并在微波作为消融治疗应用的期间控制电场的传播。此外，没有教导通过能量传输装置进行化学消融剂的添加，以便在化学消融剂实际离开能量传输装置之前不会引起微波能量的电场分量的任何扰动。
更具体地，没有教导关于利用化学消融过程中所用物质的介电特性来结合化学消融过程和微波消融过程的优点，以提供与这些过程自身的性能相比具有增强的效率和优越功效的新过程。这种新的微波辅助化学消融过程更普遍，因为它们适用于更广泛的组织；它们需要较少的手术时间来进行完整的、非侵入性的消融，并且就损伤周边非患病组织的可能性方面提供更安全的消融手术。此外，没有教导关于能够执行这些过程的装置。
对于本领域技术人员显而易见的是，化学消融是化学反应的一种类型。它基本上是一种热解氧化反应，与其他化学反应类似，它遵守热力学和热动力学的原理。在其他类型的化学反应中没有定位于这些介电特征的教导。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，微波下的化学反应可以在物质所有的相中进行，即固体、液体、气体和等离子体。没有教导为了产生更大和更深的等离子体区域而审慎的输送气体材料。
发明内容
对于本领域技术人员显而易见的是，本发明同样适用于关于凝固过程的消融过程，例如热凝固性坏死、心房颤动、切除术、烧灼、血管血栓形成、心律不齐和心律失常的治疗、电外科、组织收获、痔疮热凝固和其他类型的热改变。该列表仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性和范围。
对于本领域技术人员来说还显而易见的是，本发明同样适用于其他化学反应，例如氧化偶联、高温热解、还原、氧化和在液相、固相或气相中进行的其他类型的化学反应。该列表仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性的和范围。
对于本领域技术人员来说进一步显而易见的是，本发明同样适用于等离子体产生过程，例如微波下的冷放电、或材料、纳米技术和包括碳或金刚石沉积的电子元件的处理。该列表仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性和范围。
还存在去除、消融或改变外部组织和表面组织的需要。可根据从审美追求(例如去除疣)到更具有健康危害性的先天性生长(例如可以演变成黑素瘤或提供黑素瘤发展部位的痣)的需求而变化。
目前在医学领域中使用的微波技术不适合这种应用。对于本领域技术人员来说显而易见的是，如果在人体外使用，来自电流探针和天线的电场损失对医师来说是安全威胁的。目前，由于构成人体组织的重要部分的水具有高介电常数，人体实际上起到屏蔽的作用。因此，身体外基本上没有电场损失。
因此，为了处理表面组织或生长，必须向使用的设备添加额外组件，即能够防止电场损失的器件。后者可以通过为天线或探针提供外壳来实现，所述外壳由吸收从所述天线或探针泄漏的所有电场的材料制成。对于本领域技术人员来说显而易见的是，这种壳体可以简单如制成允许水流动的外部夹套，以便不仅吸收电场损失还提供恒温程序。对于本领域技术人员来说还显而易见的是，这些器件也可能复杂，如提供电气装置以有效地终止任何电场损失，例如某种形式的法拉第笼或微波扼流圈。
本发明与另外组件的插入相结合，提供了将其应用于表面和外部组织的装置。
重要的创造性步骤是将微波的电场直接集中到病变组织中。这可以通过各种装置实现。这样的装置之一在于同时嵌入第二装置，其涂覆有对生理组织和流体惰性的材料或由该材料制成，且具有介电特性，使其可有效地用作电负载。这种装置可以采用各种形式，优选的形式是由针状探针组成，其优选地具有类似于能量输送天线的天线形状。
最优选的装置在于通过用于施用微波能量的同一装置直接递送介电材料。在这种情况下，材料优选是液体或为溶液形式。这样的介电材料通常称为“感受器(susceptor)”。
因此显而易见的是，明智地选择感受器将使该方法对任何类型的病变组织和真正通用的方法有效。
选择使用在受到微波能量时能够更快加热并至更高温度的感受器，从而减少施加的功率并消除其他生理部分中的场损失的可能性。本领域技术人员将理解，更快的加热还可以减少对微波的暴露时间，从而进一步降低场损失到其他生理部分中的可能性。
此外，较小质量的感受器可确保对健康组织的热损失(如果有的话)是微量的，同时提供装置确保有效控制热扩散至所述健康生理部分，从而限制对患者的损伤和压力。
这样的材料包括但不限于WC和各种形式的SiC。这样的材料还包括但不限于纯净的液体材料和液体溶液诸如盐水溶液和具有期望的介电和热性质的其他物质。这样的物质的优点是通过替换被加热过程置换的水来提供更持久的稳定阻抗条件，从而提供更快的选择性加热并促进温度升高以到达给予能量的给定水平，同时减少或消除所述能量传输装置的轴周围的热损失。
根据本发明的实施方案，提供了治疗病变组织的方法，包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变组织；
d)将感受器递送入所述病变组织；
e)将所述微波能量的电场分量集中在所述病变组织和所述感受器中，以此选择性地增加所述病变组织和所述感受器的温度；
f)将所述病变组织和所述感受器暴露于上述集中的电场并升高温度，从而消融、凝固或以其他方式热改变所述病变组织；并且如果需要；
g)重复步骤a)至f)多次，直至消融、凝固或热改变完成。
根据上述方法的另一实施方案，重复步骤a)至f)多次，其中在每个次序之间有冷却时段，直至消融或凝固完成。
根据上述方法的进一步的实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)期间，所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
根据上述方法的进一步的实施方案，步骤d)中的感受器是增强治疗效率或减少治疗后恢复时间的药物。
根据上述方法的进一步的实施方案，步骤a)中的病变组织是表面或外部组织。
理想地，上述方法利用与步骤a)至f)同时的冷却机制。
在一个优选的实施方案中，多个涂有感受器的天线可用于增强加热过程而不产生可能损害其他生理部分的场损失。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以克服与2450MHz相对于915MHz的穿透因子相关的问题而没有对其他生理部分的风险，并且2450MHz的使用将比当前技术提供的更充分。
对于本领域技术人员来说也显而易见的是，这些步骤可以在多种病例中(例如病变组织是肿瘤并且表现出多个结节的情况下)重复许多次。在这种情况下，可重复这些步骤而不需要移除单个或多个装置，允许热扩散到探针或多个探针周围的较大直径，或者可选地移除它(它们)并重新插入它(它们)以便达到多个病变部分。
在本发明的另一优选实施方案中，药物还可以用作感受器。此外，本发明还可用于增强药物的效率。该药物可用于例如通过对病变组织的毒性，或改善治疗后过程，例如通过加速治愈，或其组合增强治疗效率。众所周知的是，温度直接影响反应动力学以及反应平衡。
因此，存在当药物被引入所述生理实体时选择性地加热诸如病变组织或流体的生理实体的需要。或者，存在选择性地加热被引入所述病变的生理实体的药物的需要。此外，或者，存在选择性地加热被引入所述病变的生理实体的药物同时选择性地加热所述病变的生理实体的需要。
对于本领域技术人员显而易见的是，术语药物通常用于描述用于治疗疾病的物质或物质的组合，并且如果该药物具有所需的电介质，则该药物可以采用各种形式，例如纯液体或具有所需介电性能的性质的溶液、凝胶或其任何组合。此列表仅作为示例列表提供，并非详尽无遗地列出。没有旨在限制可以引入的药物的形式范围。药物的性质也不受该一般描述的限制。
本发明教导了一种使用涂有感受器的微波装置在即将引入感受器(如药物)时选择性地加热生理实体的方法。
或者，本发明教导了一种使用涂有感受器的微波装置在生理实体内引入和释放感受器时选择性加热感受器(如药物)的方法。
此外，或者，本发明教导了一种使用涂有感受器的微波装置在即将引入药物时选择性地加热生理实体，同时随着生理实体内药物的引入和释放选择性加热药物的方法。
对于本领域技术人员显而易见的是，本发明提供了优于现有方法和设备的许多优点，例如较小的量，因为在病变的生理实体周围的局部区域之外没有发生代谢。除了由于二次反应引起的较小损失之外，由于反应位点处的较高温度，反应将表现出较大的平衡常数。后者还提供了显著减少由所述二次反应产生的产物引起的副作用的潜力。仅通过使用更少量的单种药物或多种药物因而减少对生理系统的压力并减少由这些外来物质引起的代谢变化这一因素，也将减少副作用。
在医学领域中，与本发明相关的创造性步骤和设备将使患有各种疾病和病痛的人受益。它将有助于改善他们的生活质量。将在以下领域发现其应用和用途：
●肿瘤学
○肝，肺，骨，子宫内膜，前列腺，乳房，外部肿瘤等
●泌尿外科学
○良性前列腺肥大和前列腺肥大
●皮肤病学
○去除异常生长组织，疣等
●结直肠手术或直肠病学
○痔疮的热凝固
●心脏病学
○组织消融(Cox-Maze过程)
○心房颤动
●药理学
○药物增强活性(用于原位应用和表面组织)
该列表仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性和范围。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变组织；
d)将药物输送到所述病变组织中，同时所述组织的温度高于常态并高于周围组织；并且如果需要
e)重复步骤b)至d)直到药物输送完成。
根据上述方法的进一步的实施方案，重复步骤a)至e)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物输送完成。
根据上述方法的又进一步的实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至d)期间，所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
根据上述方法的另一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至d)期间，所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
理想地，提供了上述方法的进一步的实施方案，其中该方法利用与步骤b)至d)同时的冷却机制。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，上文中的药物一词考虑了可以由单一化合物或其混合物组成的物质，并且药物一词仅用作典型实例并且不构成应用的穷举列表也不限制本发明的适用性和范围的程度。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率来治疗病变的外部或表面组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变的外部或表面组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变的外部或表面组织；
d)提供去除周围非组织环境的电场损失的装置；
e)将药物递送到所述病变的外部或表面组织中，同时所述组织的温度高于正常并高于周围组织；并且如果需要
重复步骤b)至e)直到药物递送完成。
在上述方法的进一步的实施方案中，重复步骤a)至d)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物输送完成。
根据上述方法的另一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)期间，所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
在上述方法的进一步的实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)期间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
理想地，在上文定义的方法的另一实施方案，其中该方法利用与步骤b)至e)同时的冷却机制。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变组织；
d)将所述微波能量的电场分量集中在所述病变组织中，以便选择性地增加所述病变组织的温度；
e)将药物输送到所述病变组织中，同时所述组织的温度高于正常组织并高于周围组织；并且如果需要
f)重复步骤b)至e)直到药物输送完成。
根据上述方法的进一步的实施方案，重复步骤b)至e)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物输送完成。
根据上述方法的又一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)期间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
根据上述方法的进一步的实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程中或者在重复步骤b)至e)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
理想地，提供了进一步的实施方案，其中该方法利用与步骤b)至e)同时的冷却机制。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变的外部或表面组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变的外部或表面组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变的外部或表面组织；
d)将所述微波能量的电场分量集中在所述病变外部或表面组织中，以便选择性地增加所述病变的外部或表面组织的温度；
e)提供去除周围非组织环境的电场损失的装置；
f)将药物输送到所述病变的外部或表面组织中，同时所述组织的温度高于正常并高于周围组织；并且如果需要
g)重复步骤b)至f)直到药物输送完成。
根据上述方法的另一实施方案，重复步骤b)至f)多次，其中在每个次序之间有冷却时段，直至药物输送完成。
根据上述方法的又一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置。
根据上述方法的另一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)期间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
根据上述方法的又一实施方案，其中该方法利用与步骤b)至f)同时的冷却机制。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织的药物；
d)将所述药物输送到所述病变组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织；并且如果需要
e)重复步骤b)至d)直到药物递送完成。
在上述方法的另一实施方案中，重复步骤b)至d)多次，其中在每个次序之间有冷却时段，直至药物输送完成。
在上述方法的又一实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至d)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置。
在上述方法的进一步的实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至d)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
在上述方法的进一步的实施方案中，该方法利用与步骤b)至d)同时的冷却机制。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变的外部或表面组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变的外部或表面组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变的外部或表面组织；
d)提供去除周围非组织环境的电场损失的装置；
e)将药物输送到所述病变的外部或表面组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织；并且如果需要
f)重复步骤b)至e)直到药物递送完成。
根据上述方法的另一实施方案，重复步骤b)至e)多次，其中在每个次序之间有冷却时段，直至药物递送完成。
根据上述方法的进一步的实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置。
根据上述方法的又一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
在上述方法的进一步的实施方案中，该方法利用与步骤b)至e)同时的冷却机制。
根据本发明的进一步的实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织的药物；
d)将所述微波能量的电场分量集中在用于治疗所述病变组织的药物中，以便选择性地增加所述药物的温度；
e)将所述药物输送到所述病变组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织；并且如果需要
f)重复步骤b)至e)直到药物输送完成。
根据上述方法的实施方案，重复步骤a)至e)多次，其中在每个次序之间有冷却时段，直至药物递送完成。
根据上述方法的又一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)之间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置。
在上述方法的进一步的实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置，用于将所述药物递送进入所述病变组织。
在上述方法的又一进一步的实施方案中，该方法利用与步骤b)至e)同时的冷却机制。
根据本发明的另一实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变外部或表面组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变的外部或表面组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变的外部或表面组织；
d)将所述微波能量的电场分量集中在用于治疗所述病变的外部或表面组织的药物中，以便选择性地增加所述药物的温度；
e)提供去除周围非组织环境的电场损失的装置；
f)将药物输送到所述病变的外部或表面组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织；并且如果需要
g)重复步骤b)至f)直到药物输送完成。
根据上述方法的进一步的实施方案，重复步骤b)至e)多次，其中在每个次序之间有冷却时段，直至药物输送完成。
根据上述方法的又一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置。
根据上述方法的又一实施方案，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)期间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置，用于将所述药物递送进入所述病变组织。
根据上述方法的优选实施方案，其中该方法利用与步骤b)至f)同时的冷却机制。
根据本发明的优选实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织并进入所述病变组织的药物；
d)将所述药物输送到所述病变组织中，同时所述药物和所述病变组织的温度高于周围组织；并且如果需要
e)重复步骤b)至d)直到药物输送完成。
在上述方法的优选实施方案中，重复步骤b)至c)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物递送完成。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至d)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
在上述方法的进一步优选的实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至d)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用与步骤b)至d)同时的冷却机制。
根据本发明的优选实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变的外部或表面组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变的外部或表面组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变的外部或表面组织并进入所述病变的外部或表面组织的药物；
d)提供去除周围非组织环境的电场损失的装置；
e)将所述药物输送到所述病变的外部或表面组织中，同时所述药物和所述病变的外部或表面组织的温度高于周围组织；并且如果需要
f)重复步骤a)至d)直到药物递送完成。
在上述方法的优选实施方案中，重复步骤b)至e)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物递送完成。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
在上述方法的又一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用与步骤b)至e)同时的冷却机制。
根据本发明的进一步的优选实施方案，提供了通过增强用作感受器的药物的效率治疗病变组织的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织并进入所述病变组织的药物；
d)将所述微波能量的电场分量同时集中在用于治疗所述病变组织的药物中以便选择性地增加所述药物的温度和集中在病变组织中以便选择性地增加所述病变组织的温度；
e)将所述药物输送到所述病变组织中，同时所述药物和所述病变组织的温度高于周围组织；并且如果需要
f)重复步骤b)至e)直到药物递送完成。
在上述方法的优选实施方案中，重复步骤b)至e)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物递送完成。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
在上述方法的又一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至e)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，该方法利用与步骤b)至e)同时的冷却机制。
还公开了提高用作治疗病变的外部或表面组织的感受器的药物的效率的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变的外部或表面组织源；
b)产生微波能量源并提供集中所述微波能量的电场分量的装置；
c)提供用于治疗所述病变的外部或表面组织的药物；
d)将所述微波能量传输到所述药物和传输到所述病变的外部或表面组织，由此选择性地增加所述药物的温度，并由此也选择性地增加所述病变的外部或表面组织的温度；
e)去除周围非组织环境的电场损失；
f)将所述药物输送到所述病变的外部或表面组织中，同时所述药物和所述病变的外部或表面组织的温度高于周围组织。
再者，如上所述的方法优选包括重复步骤b)至f)直至药物输送完成。
如上所述的方法理想地包括重复所述步骤多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至药物递送完成。
而且，如上所述的方法理想地利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程中或者在所述重复步骤之间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置。
进一步地，如上所述的方法理想地利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程中或者在所述重复步骤之间所述天线能够为可伸缩的并被导入组织物质的不同位置，用于将所述药物输送进入所述病变组织。
进一步地，上述方法利用与所述步骤b)至f)同时的冷却机制。
在如先前上述的本发明的最优选的实施方案中，还公开了用于治疗病变组织的微波辅助化学消融过程的方法，其包括以下步骤：
a)提供病变组织源；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述病变组织；
d)将至少一种化学消融物质输送到所述病变组织中，同时将所述微波能量传送到所述病变组织中，直到所述化学消融物质和所述病变组织的温度高于周围组织的温度；并且如果需要
e)将所使用的化学消融物质的电场分量集中到所述化学混合物中，以便选择性地增加所述物质的温度，并通过这样做有选择地增加并控制所述病变组织的温度。
f)将所述病变组织暴露于所述集中的电场和所述化学消融物质以及所述升高的温度，从而消融、凝固或以其他方式热改变所述病变组织；并且如果需要
g)重复步骤b)至f)多次，直至去除、消融、凝固或以其他方式热改变完成。
在上述方法的进一步优选的实施方案中，步骤c)中传输所述微波能量的装置还用于同时输送用于步骤d)的化学消融的所述化学物质。
在上述方法的优选实施方案中，重复步骤b)至f)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至去除、消融、凝固或以其他方式改变完成。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置。
在上述方法的又一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)之间所述天线能够缩回并导入组织物质的不同位置，用于将所述化学物质输送进入所述病变组织。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，该方法利用与步骤b)至f)同时的冷却机制。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，上述方法的最优选实施例，其中当所述化学物质通过所述微波传输装置内的导电物输送的时候使用单个装置同时传输所述微波能量和所述化学物质。优选地，所述导电物位于所述微波传输装置的正中。本领域技术人员将理解，当所述微波传输装置由金属物质构成时，这种结构与麦克斯韦方程有关，因为所述化学物质在离开所述微波能量传输装置的终点之前不会暴露于所述传输的微波能量。这使得所述微波能量的最佳输送，因为所述化学物质不会干扰所述微波能量输送。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，如果在这样的控制下起作用将所述化学消融物质输送到所述病变组织而将所述微波能量传输到步骤d)的所述病变组织以便给所述微波能量传输装置提供足够的冷却能力并因此消除对外部冷却装置和材料的需要。
在上述本发明的又一进一步优选的实施方案中，在步骤c)至f)的同时进行另外的步骤，该步骤由提供去除周围非组织环境的电场损失的装置组成。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明的基本教导非常广泛并且可以用于其他领域中。消融基本上是一种氧化反应并受类似于化学反应的热力学和动力学原理的控制。例如，显而易见的是，通过用于传输微波能量的相同装置输送诸如乙醇的液体的情况的创造性步骤可广泛应用于微波辐射下的化学合成。
还公开了微波辅助化学反应过程的方法，其包括以下步骤：
a)提供反应介质源，所述反应介质由纯净的或在合适溶剂存在下的至少一种化学试剂组成；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述反应介质中，直到所述反应介质的温度足以进行化学反应；并且如果需要
d)将至少一种其它化学试剂输送到所述纯净的或溶剂化的化学试剂中，同时将所述微波能量传输到新的反应介质中，直到所述新反应介质的温度足以进行化学反应；
e)将所述微波能量的电场分量集中到所述化学混合物中，以便选择性地增加所述反应介质的温度，并通过这样做有选择地增加并控制所述反应介质的温度；和
f)保持所述微波能量传输直到化学反应或其他热化学改变完成。
在上述方法的优选实施方案中，重复步骤b)至f)多次，其中在每个轮次之间有冷却时段，直至反应完成。
在上述方法的另一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)之间所述天线能够缩回并导入反应介质的不同位置。
在上述方法的又一优选实施方案中，该方法利用至少一个天线，其中在冷却步骤过程期间或者在重复步骤b)至f)之间所述天线能够缩回并导入反应介质的不同位置，用于将所述化学物质输送进入所述反应介质。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，该方法利用与步骤b)至f)同时的冷却机制。
在上述方法的进一步优选的实施方案中，步骤c)中传输所述微波能量的装置还用于同时输送用于步骤d)的化学反应的所述化学物质。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，上述方法的最优选实施例，其中当所述化学物质通过所述微波传输装置内的导电物输送的时候使用单个装置同时传输所述微波能量和所述化学物质。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，如果在这样的控制下起作用将所述化学反应物质输送到所述反应介质而将所述微波能量传输到步骤d)的所述反应介质以便提供足够的冷却能力并因此消除对外部冷却装置和材料的需要。
本领域技术人员将理解，在该优选操作模式下，使用者能够选择提供待反应、转化或合成的物质的有利组合的介电性质和溶解度的化学品或试剂。
本领域技术人员还将认识到，术语“溶剂”和“增溶的”可以交换为“支持物”和“分散的”，因为本发明还考虑了固相化学反应的进行。
根据消融实例，本领域技术人员将理解，选择具有比用于给定化学反应的常规介质或溶剂的介电常数(电容率)小的物质将具有通过y/x的因子集中电场的效果，其中y是常规溶剂的介电常数，x是添加物质的介电常数。这增强了反应混合物中加热过程的选择性。它可显著降低能耗，并可更好地控制系统温度。事实上，本领域技术人员将认识到，根据Arrhenius方程，明智地选择这样的物质可以允许更高的反应温度和更短的反应时间。当涉及工业规模合成时，这一点尤其重要，因为整体制造成本通常由能源成本决定。
此外，对于本领域技术人员显而易见的是，减少反应时间带来了额外的益处，例如减少了不希望的二次反应。在副反应的动力学小于所需反应的动力学的情况下尤其如此。
此外，固态合成领域的技术人员将认识到，通过明智地选择支持物和反应器来使用本发明提供了无可比拟的经济优势。例如，当选择合适的感受器如乙醇分散到吸收微波的固体支持物中和没有良好微波吸收特性的化学试剂时，不仅会进一步增加进入支持物的电场，从而可以更快更高的反应温度，进而导致更短的反应时间，而且在本发明所考虑的优选情况下提供了继续加热和原位去除溶剂的可能性，因此与必须分离反应介质与反应产物的情况例如通过蒸馏或其他分离方法相比，导致反应产物的简化回收。分离步骤代表许多合成的大部分加工成本，因此本发明的使用带来了显著的经济优势。本领域技术人员将理解，对于使用的感受器具有相对低沸点的应用尤其如此，因此易于通过直接和简单的微波辅助原位蒸馏除去。
在上述叙述中，简明使用词语合成，本领域技术人员将理解的是，它不限制该方法对其他处理的适用性，例如氧化偶联，固化，烧结，闪蒸和其它热敏反应、转换和过程。该列表本身也仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性和范围。
在上述本发明的另一优选实施方案中，还公开了微波辅助化学反应过程的方法，其包括以下步骤：
a)提供反应介质源，所述反应介质由纯净的或在合适溶剂存在下的至少一种化学试剂组成；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述反应介质中，直到所述反应介质的温度足以进行化学反应；并且如果需要
d)将至少一种其他化学试剂输送到所述纯净或增溶的化学试剂中，同时将所述微波能量传递到所述纯净或增溶的化学试剂中并进入所述另外的化学试剂，直到所述纯净或增溶的化学试剂和所述另外的化学试剂的温度足以引起化学反应；
e)将所述微波能量的电场分量集中到所述化学混合物中，以便选择性地增加所述反应介质的温度，并通过这样做有选择地增加并控制所述反应介质的温度；和
f)保持所述微波能量传输直到化学反应或其他热化学改变完成。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明的基本教导非常广泛并且可以用于其他领域中。例如，显而易见的是，通过用于传输微波能量的相同装置输送物质的情况的创造性步骤可使用其它物质诸如气体进行。
在本发明的优选实施方案中，存在使用气体物质并通过即将微波能量输送到适用于产生并维持等离子体的反应器中的相同装置输送所述物质的方法。产生并维持所述等离子体的条件是本领域技术人员众所周知的。本领域技术人员还将认识到通过能量输送机构的中央轴输送的所述气态物质带来产生等离子体的新装置。对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明允许使用多个这样的天线，每个天线输送所述气态物质以产生多点等离子体产生，从而允许对等离子体产生过程进行无与伦比的控制并在克服由所谓的皮肤鞘的尺寸带来的限制方面提供了显著的优点。
还公开了微波辅助等离子体产生过程的方法，其包括以下步骤：
a)提供反应室；
b)产生微波能量源；
c)将所述微波能量传输到所述反应室；
d)通过所述微波能量传输装置将至少一种气态物质输送到所述反应室中；
e)将所述气态材料暴露于所述微波能量直至所述气态物质达到等离子体条件；和
f)保持所述气态物质暴露于所述微波能量，直到所需的过程完成。
在上述方法的优选实施方案中，步骤b)至f)是利用多个装备和装置进行的。
另外，对于本领域技术人员来说显而易见的是，对于所有这些教导，能量输送装置或多个装置可以独立地并且实时地使用和控制，以适应处理中的环境的演变介电性质。例如，当使用多个源时，每个源可用于测量在插入能量输送装置的特定位置处理的介质的性质，并且可以相应地作出反应以便维持所谓的适应的阻抗条件，从而最大化能量输送过程的效率。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，该方法利用冷却机制以冷却反应室外的微波传输装置。
在上述方法的进一步的优选实施方案中，如果在这样的控制下起作用将所述气态材料输送到所述反应室而将所述微波能量传输到步骤d)的所述反应室以便提供足够的冷却能力并因此消除对外部冷却装置和材料的需要。
附图说明
现在将参考附图仅通过示例的方式描述本发明的这些和某些其他方面，其中：
图1示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方案条件下在3mm直径球体内进行的肿瘤消融方法时的电场分布，其具有由组织表现出的介电特性，其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源的中心轴直接引入球体的中心。
图2示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方案条件下在9mm直径球体内进行的肿瘤消融方法时的电场分布，其具有由组织表现出的介电特性，其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源的中心轴直接引入球体的中心。
图3示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方案条件下在20mm直径球体内进行的肿瘤消融方法时的电场分布，其具有由组织表现出的介电特性，其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源的中心轴直接引入球体的中心。
图4示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方式条件下进行的肿瘤消融方法时沿XY平面的电场分布。使用介电特性值进行模拟，所述介电特性值随着远离模拟肿瘤的中心而变化，并且代表被治疗的组织所展示的那些介电特性值，并且其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源中心轴直接引入模拟肿瘤的中心。其中显示了距乙醇引入点0至20mm的距离。
图5示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方式条件下进行的肿瘤消融方法时沿YZ平面的电场分布。使用介电特性值进行模拟，所述介电特性值随着远离模拟肿瘤的中心而变化，并且代表被治疗的组织所展示的那些介电特性值，并且其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源中心轴直接引入模拟肿瘤的中心。其中显示了距乙醇引入点0至2mm的距离。
图6示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方式条件下进行的肿瘤消融方法时使用乙醇集中电场的作用。使用介电特性值进行模拟，所述介电特性值随着远离模拟肿瘤的中心而变化，并且代表被治疗的组织所展示的那些介电特性值，并且其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源中心轴直接引入模拟肿瘤的中心。其中显示了距乙醇引入点0至20mm的距离。
图7显示当模拟在本发明中描述的某些优选实施方案条件下进行的肿瘤消融方法时，没有发生诸如能量损失或能量返回到微波发射源的不良影响，其中乙醇用作化学消融物质并通过微波发射源的中心轴直接引入模拟肿瘤的中心。
图8示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方案条件下在3mm直径球体内使用彼此位于135度的两个独特并且独立的微波发射源进行的肿瘤消融方法时的电场分布，其具有由组织表现出的介电特性，其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源的中心轴直接引入接近球体的中心。使用的两个微波发射源具有相同的相位。
图9示出了当模拟在本发明中描述的某些优选实施方案条件下在3mm直径球体内使用彼此位于135度的两个独特并且独立的微波发射源进行的肿瘤消融方法时的电场分布，其具有由组织表现出的介电特性，其中乙醇用作化学消融物质并且通过微波发射源的中心轴直接引入接近球体的中心。使用的两个微波发射源相移90度。
图10示出了图9中所示的90度相移实验的S1,2结果。
具体实施方式
一般优点/特征
本领域技术人员将理解由所公开的用于组织治疗的方法提供的所有创新和最有价值的效用益处，其在过程中结合化学消融物质的毒性作用与微波的热效应,目的是达到例如肿瘤的坏死阶段。
本领域技术人员还将认识到，使用化学消融物质，例如通常用在实施化学消融过程中的物质乙醇，提供了新的和前所未有的优点。例如，消融受益于两种治疗机制，即乙醇的毒性和微波产生的热量。
此外，与常规化学消融过程中使用的室温乙醇相比，实际上乙醇的毒性增加。此外，热乙醇的毒性作用比冷乙醇快，因此导致进行消融过程所需的时间减少。
本发明的几个物理特征也是没有先例的，并且为本发明的使用提供了额外的实用价值。例如，在大气压下，乙醇在78℃沸腾，该温度大大超过达到病变组织的坏死阶段所需的41-43℃左右的温度。尽管当在细胞壁内引入乙醇时该沸点增加，但与目前的过程相比，它仍然允许保持较低的组织总温度，由此组织直接被微波加热。这导致由于向所述健康组织的热扩散而导致对健康组织的附带损害的风险降低。组织主要由水组成，当包含在细胞壁内时，水到100℃以上才沸腾。当仅使用微波直接加热组织时，这导致组织的总体温度更高。这导致从病变组织向健康组织的热扩散过程对健康组织造成伤害的风险增加。
物理参数的其他益处包括乙醇具有约为水的一半热容量的事实，因此乙醇具有一半的传热能力，因此进一步降低了损害健康组织的风险。此外，乙醇的密度显著低于水和身体组织的密度，因此，由于能量转移基于物质的质量、热容量和温度，因此再次显著降低了损害健康组织的风险。
在本发明的优选实施方案中，乙醇经用于传输微波能量的相同装置进行输送。对于本领域技术人员来说显而易见的是，上述方法的最优选实施例，其中当乙醇通过位于所述微波传输装置中央的导电物输送的时候使用单个装置同时传输微波能量和输送乙醇。本领域技术人员将理解，当微波传输装置由金属物质构成时，则这种结构与麦克斯韦方程有关，因为乙醇在离开微波能量传输装置的终点之前不会暴露于所传输的微波能量。这样可获得最佳的微波能量输送，因为乙醇不会干扰微波能量输送。
本领域技术人员将理解，在该优选操作模式下，乙醇仅在离开能量输送天线时被加热，通过这样做它也可以充当天线的冷却剂，因此不需要用于在进入体内的点和体内实际病变组织位置之间保护健康组织的额外的外部冷却机构。这大大降低了设备设计的复杂性、成本和混乱，并简化了其使用。
本领域技术人员还将理解的是，乙醇具有约25的介电常数(电容率)，而水具有约80的介电常数，因此乙醇将电场集中到与病变组织接触的乙醇中超过3倍。这增强了病变组织中加热过程的选择性。这导致消融区的形状和体积的可预测性大大提高。它进一步降低了损害健康组织的风险，因为电场渗透到没有乙醇的周围健康组织中受到很大阻碍。
最后，本领域技术人员将认识到，通过用于传递微波能量的相同装置递送乙醇的独特组合以及乙醇和组织的介电性质的演变导致其他期望的结果。在一些具体的实施方案中，本发明考虑通过微波传输装置本身的中心轴输送用于化学消融目的的乙醇或其他化学物质。例如，在这样的配置中，在消融过程中，周围组织的温度将非均匀地升高，从而产生在乙醇引入点处相对冷却的温度梯度，因为随着移动远离该点，乙醇的连续进料的温度升高。接下来是在距离引入点一定距离之后温度降低，因为微波的穿透将受到不断增加的电容率值的阻碍。这是最理想的效果。例如，当温度从约35℃升高到约80℃时，乙醇的电容率在达到其沸点时将从约23变化到基本为0。另一方面，它的损耗因子在液态时不会显著变化，因为它将从大约7.45减少到7.25。同时，对于那些相同的温度变化，水的电容率将在约75至约60之间变化，其损耗因数在约15至约40之间。本领域技术人员将理解，同时发生电容率值的这些变化将导致随着远离引入点移动而进一步降低乙醇的场集中能力，从而通过与消融过程相关的温度升高再次进一步保护健康组织免受伤害。此外，损耗因子值的这些变化的同时发生将有效地限制来自能量发射点的热梯度的程度，并且为健康组织提供进一步的保护，以防止由于与消融过程相关的温度升高而能够引起的损害。
本领域技术人员将认识到，通过一些计算机辅助模拟程序的执行可以容易地可视化。例如，本文图1-7提供了通过使用Ansys的市售HFSS软件进行本发明的基本模拟而获得的结果。为了显示本发明的极高的实用价值，申请人使用非常基本的数据集进行了一个发射天线建模，所述非常基本的数据集被选择为表示球形结构内距离球体中心(例如乙醇的输送点)至健康组织的距离函数的电场强度的变化。本领域技术人员将认识到，电场强度的这种变化与组织的介电性质随着坏死的进展和温度的变化的演变直接相关。为了进一步突出本发明的极高实用价值，申请人进行了这种建模，没有尝试通过当前商业上可获得的消融装置(例如在注射器末端的开槽针、陶瓷或其他介电材料等)中发现的众所周知的技术和电工程策略来改善性能。
该模型由一组不同直径(3、5、7、9、11、13、15、17、19和20mm)的10个球体组成，其特征在于不同的介电特性(电容率和损耗因子)，选择这些值以代表通过微波发射天线的中心连续引入乙醇的演变，因为所述乙醇被包含在待处理组织中的水稀释。天线位于较小球体的正中。天线外径为1.37mm，选择它代表目前在场中使用的典型的17号针式天线。允许乙醇流动的内径为0.42mm。施加约100W的额定功率并将阻抗调节至约50欧姆。
结果清楚地表明，通过使用本发明，能够在处理情况下实现良好控制的近似球形加热的组织。后者是任何消融方法的最理想的特征。图1至3给出了代表球形体积内的场配置的数据，球形体积分别限定在从乙醇的输送点到同心球的中心的3、7和20mm。结果不仅表明可以实现近球形电场分布，而且它们在电场强度中显示出明确的梯度，这是防止对邻近健康组织的附带损害的最理想的参数。
图4和5分别显示了沿XY和XZ平面的电场分布。它们提供了电场对称模式的充分证据。
此外，图6和7显示了通过微波发射装置的中心轴输送用于消融的化学物质(例如乙醇)并产生近乎完美的球形图案的明显益处。更具体地，图6明确地证明了乙醇集中电场的能力。图7进而清楚地表明，这种方法不会产生不良影响。要避免的潜在的不良影响包括微波发射装置内的场和能量损失的可能性。如图7所示，本发明的使用没有这些缺点。
沿着Z轴即微波传输装置被引入球体(代表待处理的组织)的轴可以注意到小的非球形行为。本领域技术人员将认识到，该问题可通过麦克斯韦方程式容易地解释，并且是由于发射装置的尖端由微波产生装置固定的事实的结果，沿微波发射装置的外部部分的电位并不完全接地(at ground)。麦克斯韦的限制条件使得场垂直于导体。因此，尽管在微波发射装置的尖端处发射的场在其远离尖端移动时采用球形，但是形成微波发射装置的外部部分的导体的存在改变了朝向天线后部的场的极化。
本领域技术人员将知道，通过引入至少一个明智地定位的其他微波天线可以减轻并可能消除这种现象，以在其他平面中提供类似的场强度变化。本发明考虑了后一种方法，并且只要待处理组织的位置和性质允许使用这种多天线方法，后一种方法就是最优选的实施方案。或者，也可以通过在微波发射装置中引入短路来减轻它。本发明也考虑了后一种方法，并且只要待处理组织的位置和性质不允许使用多天线方法，后一种方法就是最优选的实施方案。
为了解决该问题并进一步显示本发明的极高的实用价值，申请人使用非常基本的数据集进行了两个发射天线建模，所述非常基本的数据集被选择为表示球形结构内距离球体中心(例如乙醇的输送点)至健康组织的距离函数的电场强度的变化。本领域技术人员将认识到，电场强度的这种变化与组织的介电性质随着坏死的进展和温度的变化的演变直接相关。为了进一步突出本发明的极高实用价值，申请人进行了这种建模，没有尝试通过当前商业上可获得的消融装置(例如在天线末端的短路、开槽针、陶瓷或其他介电材料等)中发现的众所周知的技术和电工程策略来改善性能。
所有这些配置都被考虑为本发明的合适配置，例如在一个特定配置中，乙醇或任何其它合适的感受器可以通过微波发射装置的中心轴引入并允许通过合适的孔例如由合适的介电材料制成的烧结尖端在微波能量输送装置外面成珍珠状。乙醇洗脱尖端的性质也不受该一般描述的限制。
该模型由一组不同直径(3、5、7、9、11、13、15、17、19和20mm)的10个球体组成，其特征在于不同的介电特性(电容率和损耗因子)，这些值代表通过微波发射天线的中心连续引入乙醇的演变，因为所述乙醇被包含在待处理组织中的水稀释。两个天线外径为1.37mm，选择后者代表目前在场中使用的典型的17号针式天线。允许乙醇流过每个微波发射天线的两个内径均为0.42mm。在每个天线施加约100W的额定功率并将每个天线的阻抗调节至约50欧姆。
如下引入天线：一个天线沿z轴向下至距离较小球体的中心2mm；第二天线位于同一平面内，但相对于z轴成135度角，也在距离较小球体的中心2mm处。在保持天线彼此同相的同时进行模拟，并且在天线之间以90度的相移进行另一模拟。
本文图8-10提供了通过进行这种基本模拟获得的结果。图8和9分别显示了同相和90度相移实验的实验设置。
图10给出了90度相移实验的S1,2结果。后者(-45dB)表明，一个天线发射的功率的不到0.01％实际上进入另一个天线。这举例说明了如果使用本发明而获得的非常有价值的效率和可预测性益处。
当使用本发明的优选实施方案时，即通过用于传输微波能量的相同装置引入乙醇的独特组合的实施方案时，获得准完美的球形加热模式。在其最优选的形式中，该方法在微波传输到组织时连续引入乙醇。这使得保持组织的整体介电性能比在没有添加乙醇的情况下进行消融时更加恒定。本领域技术人员将认识到，比在不使用乙醇时或仅在传输微波能量之前引入乙醇时，连续添加一些乙醇提供了一种实现电容率更慢和更加逐渐减少的装置。在目前的微波消融过程中，水在达到高温时迅速损失，并且传输微波能量的装置末端附近的组织的电容率迅速减小，从而导致电场模式的快速变化，后者是该过程的加热和消融能力中最重要的参数。本发明的教导不受这种突然变化的困扰，并产生比目前使用的其他微波消融过程更球形和更可预测的消融模式。
在上述叙述中，简明使用消融一词，本领域技术人员将理解，它不限制该方法对其他处理的适用性，例如热凝固性坏死，心房颤动，切除术，烧灼，血管血栓形成，心律不齐和心律失常的治疗，电外科，组织收获，痔疮热凝固和其他类型的热改变。该列表本身也仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性和范围。
显而易见的是，可以对本发明的教导进行改变，这些改变在本文的全文公开内容中并且借助于申请人考虑的改变而公开。例如，在考虑药物输送的医疗应用中，药物可以在输送之前加热并且与组织分开(即，两个天线)；本发明所考虑的另一个替代方案是如果目标是去除或破坏，组织的温度可达到和高于坏死。或者，如果本发明的目标是治愈，则组织的温度可以保持在坏死之下。进行该方法是为了利用化学反应的加速动力学的益处，其中温度升高由所谓的Arrhenius方程控制。
显而易见的是，可以对本发明的教导进行其它改变，这些改变在本文的全文公开内容中并且借助于申请人考虑的改变而公开。例如，在涉及试剂输送的化学转换情况下，试剂可以在输送之前加热并与介质(即两个天线)分开加热。进行该方法也是为了利用化学反应的加速动力学的益处，其中温度升高由所谓的Arrhenius方程控制。
此外，对于本领域技术人员来说显而易见的是，对于所有这些教导，可以使用多个微波能量源。这可能是期望的并且可以在医学应用中带来额外的益处以例如提高药物效率但不限于那些。这可能是期望的并且可以在化学应用中带来额外的益处，例如固相合成，或者在具有高介电常数的介质中进行的合成，其阻碍波的传输，但不限于这些。这在等离子体产生应用中是特别理想的，其中使用多个微波源已经很常见。将这多个源组合在等离子体腔内的每个微波发射点处引入气体是本发明的最优选的实施方案。
使用“微波能量源”这一词并不限制使用单个这种微波发生装置的方法，也不限制该设备由单个微波发生器组成。其目的不是限制所用发生器的数量、类型，也不限制它们的工作频率，后者可以根据待处理组织的介电性质来选择。本领域技术人员将知道，这些教导的实践特别适合于使用现代可变频率低功率固态发生器，但不排除使用任何其他装置来产生微波能量。
另外，对于本领域技术人员来说显而易见的是，对于所有这些教导，能量输送装置或多个装置可以独立地并且实时地使用和控制，以适应处理中的材料的演变介电性质。例如，当使用多个源时，每个源可用于测量在插入能量输送装置的特定位置处理的材料的性质，并且可以相应地作出反应以便维持所谓的适应的阻抗条件，从而最大化能量输送过程的效率和减少将能力输送到非靶向区域。此外，本领域技术人员将理解，创建和控制这些适应的阻抗条件的最优选方法在于使用现代可变频率低功率固态发生器和能够控制传输到待处理的系统的微波能量的相位的发生器，但不排除使用任何其他方式产生微波能量。
在另一个实例中，诸如天线的能量输送装置可以彼此物理地独立地移动，以便定位到与初始处理条件相比阻抗相对恒定的区域中。这可以通过简单地根据处理中的材料的演变介电特性在不同长度和在不同时间条件下部署天线阵列来相对容易地实现。
在进一步的实例中，诸如天线的能量输送装置可以彼此物理地独立地移动，以便定位到与如上所述的初始处理条件相比阻抗相对恒定的区域中。这与使用多个独立操作和控制的变频微波发生器相结合，以便能够适应微波能量传输的主要介电条件，这种控制包括频率、功率、相位和时间。
因此，本发明的教导提供了相对于现有的方法提供以下创造性步骤和实用性的方法：
-它们适用于所有类型的材料；
-它们需要更少的电力；
-它们需要更少的时间；
-它们增强温度梯度；
-它们降低了由于非选择性加热和热扩散造成的附带损害(例如对健康组织的损害或副化学反应)的可能性；
-它们增强了化学反应的效率(例如药物的效率，允许使用较少的量，从而减少副作用和潜在的成瘾问题)；
-它们不一定需要辅助冷却装置；和
-在医学应用中，它们对患者造成较少的生理压力(由于减少暴露时间并且基本上对健康组织没有伤害)。
本领域技术人员将理解，本发明不限于与其结合使用的引导技术的选择，并且超声引导可以像磁共振引导一样容易地使用，后者是闭合的或开放的形式。
在上述叙述中，所使用的实例涉及用于改变待处理材料的介电性质的液体物质(例如乙醇)的输送。简明使用该实例，本领域技术人员将理解，它不限制该方法对其他过程的适用性以及其他物质的引入和输送，包括但不限于在微波辐射下液体和气体例如等离子体的产生和其他类型的微波辅助过程如化学合成。该列表本身也仅作为典型示例的列表提供，并非穷举，也不限制本发明的适用性和范围。
本领域技术人员将认识到，通过向导致电荷载流子形成的气体或气体组合提供能量来产生等离子体。当具有足够能量的电子或光子与进料气体中的中性原子和分子碰撞时(电子碰撞电离或光电离)，电子和离子在气相中产生。例如，虽然有各种方法为中性气体提供等离子体产生所需的能量，但是最常用的产生和维持低温等离子体以用于科技和技术应用的方法是通过向中性气体施加电场。该方法利用在存在外部电场的情况下中性气体的电击穿。等离子体的空间和时间特性在很大程度上取决于将使用等离子体的特定应用。
本领域技术人员知道，由诸如射频(RF)和微波之类的高频电磁场激发和维持的放电对于技术和工业应用越来越感兴趣。高频场中等离子体的每单位体积的功率吸收由给定振幅的电子密度、电子电荷、电子质量、电子中性碰撞频率和电磁场的角频率决定。在存在垂直于电场的磁场B的情况下，附加参数变得重要，即电子回旋频率。频率低于电子等离子体频率的电磁波将被反射。对应于电子等离子体频率的电子密度称为截止密度。然而，所谓的皮肤效应使波能够在一定程度上渗透到等离子体中。功率吸收限于皮肤鞘的尺寸及其厚度。
对于13.56MHz和2.45GHz的频率，电子密度为1010cm-3且电子中性碰撞频率为109s-1的典型非热等离子体的皮肤深度分别为0.25μm和0.02μm。
RF放电通常在1-100MHz的频率范围内工作。与等离子体反应器的尺寸相比，相应的波长(约3-300m)较大。对于微波，最常用的频率是2.45GHz，对应于大约12.24cm的波长。该波长与典型的微波反应器的尺寸大致相当。对于较低频率，在场中加速的离子向电极移动并产生二次电子，类似于直流放电中发生的情况。随着频率增加，离子以及随后的电子在激发外场的加速阶段期间不再能够到达电极表面。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，使用本发明来明智地定位多个天线用于引入多个待电离的气体源，同时施加受控的微波能量将提供通过可控的等离子体产生来扩大表面积的装置。对于本领域技术人员来说显而易见的是，这可以与多个微波发生器的使用相结合，所述多个微波发生器彼此独立地操作和控制，以便能够适应微波能量传播的任何地方的主要介电条件。在本发明最优选的方面，这些多个微波发生器能够控制频率、功率、相位和时间。
本领域技术人员将认识到，通过微波传输装置注入吸收微波的气体有效地使天线成为实际的等离子体源，并且气体仅在其到达等离子体相时才变得吸收。这提供了直接在等离子体产生区中注入气体的优点。在本发明的优选实施方案中，高附加值的分子气体将用于在该过程中进一步优化这些气体的离解。它还可以用于优化气体的离解，用于高附加值工艺，例如金刚石沉积。
对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明同样适用于在等离子体下进行的其他类型的过程，并且本文上述应用仅作为典型示例提供，并且它们不构成应用的详尽列表，也不是限制关于本发明的适用性和范围。
特别地，本领域技术人员将认识到本发明在各种领域中的适用性，例如表面改性(例如蚀刻、结构化、清洁)，官能化(例如亲水化、疏水化、可接枝性、可粘合性、可印刷性)，间质改性(例如扩散、植入)，沉积(如机械、化学、电学和光学性质的变化)，结构(architecturing)(如晶体学和形态学)，体积相关的转换(如能量转换、高压金属蒸汽灯气体激光、激基缔合物辐射源、聚变、等离子体化学(例如转换为特定化合物、前体的产生、激基缔合物的产生、气体、气味、烟道气和柴油机尾气的清除)。
在本发明的另一个优选方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到所述病变组织的装置；
c)将药物输送到所述病变组织中，同时所述组织的温度高于正常组织并高于周围组织的装置；并且任选地
d)控制步骤a)至c)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至c)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的另一个优选方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到所述病变外部或表面组织的装置；
c)去除周围非组织环境的电场损失的装置；
d)将药物输送到所述病变外部或表面组织中，同时所述组织的温度高于正常组织并高于周围组织的装置；并且任选地
e)控制步骤a)至c)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至c)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的另一个优选方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到所述病变组织的装置；
c)将所述微波能量的电场分量集中到所述病变组织中，以便选择性地增加所述病变组织的温度；
d)将药物输送到所述病变组织中，同时所述组织的温度高于正常组织并高于周围组织的装置；并且任选地
e)控制步骤a)至d)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至d)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的另一个优选方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到所述病变的外部或表面组织的装置；
c)将所述微波能量的电场分量集中到所述病变组织中，以便选择性地增加所述病变组织的温度；
d)去除周围非组织环境的电场损失的装置；
e)将药物输送到所述病变组织中，同时所述组织的温度高于正常组织并高于周围组织的装置；并且任选地
f)控制步骤a)至d)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至d)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织的药物的装置；
c)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
d)控制步骤a)至c)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至c)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的另一个优选方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织的药物的装置；
c)去除周围非组织环境的电场损失的装置；
d)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
e)控制步骤a)至d)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至d)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用作用于治疗所述病变组织的感受器的药物的装置；
c)将所述微波能量的电场分量集中到用于治疗所述病变组织的药物中，以便选择性地增加所述药物的温度的装置；
d)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
e)控制步骤a)至d)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至d)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下组件：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织的药物的装置；
c)将所述微波能量的电场分量集中到用于治疗所述病变组织的药物中，以便选择性地增加所述药物的温度的装置；
d)去除周围非组织环境的电场损失的装置；
e)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物的温度高于室温并高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
f)控制步骤a)至e)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至e)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织并进入所述病变组织的药物的装置；
c)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物和所述病变组织的温度高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
d)控制步骤a)至c)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至c)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织并进入所述病变组织的药物的装置；
c)去除周围非组织环境的电场损失的装置；
d)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物和所述病变组织的温度高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
e)控制步骤a)至d)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至d)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织并进入所述病变组织的药物的装置；
c)将所述微波能量的电场分量集中到用于治疗所述病变组织的药物中，以便选择性地增加所述药物的温度的装置；
d)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物和所述病变组织的温度高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
e)控制步骤a)至c)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至c)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个进一步优选的方面，提供了用于提高作为感受器的药物效率的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)将所述微波能量传输到用于治疗所述病变组织并进入所述病变组织的药物的装置；
c)将所述微波能量的电场分量集中到用于治疗所述病变组织的药物中，以便选择性地增加所述药物的温度的装置；
d)去除周围非组织环境的电场损失的装置；
e)将所述药物输送到所述受影响组织中，同时所述药物和所述病变组织的温度高于周围组织，但低于可能对所述受影响组织造成伤害的温度的装置；并且可选地
f)控制步骤a)至e)重复多次直至药物输送完成的装置，步骤a)至e)中所述药物输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个优选的方面，提供了用于提高化学消融过程效率的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)传输并控制所述微波能量到病变组织的装置；
c)将用作化学消融的感受器的化学剂同时输送到所述病变组织中以将所述微波能量传递到所述病变组织中的装置；
d)实时监测由所述微波能量的所述同时传输和用于所述化学消融的所述化学剂的所述输送所产生的电场的装置；
e)实时监测和控制用于所述化学消融的所述化学剂进入所述病变组织的输送和量的装置；
f)实时监测和控制所述微波能量同时传输到所述病变组织中和用于所述化学消融的所述化学剂被受控输送到所述病变组织中，以将所述病变组织和进入所述病变组织中的所述感受器的温度维持高于周围组织的装置；
g)实时响应和控制所述病变组织同时暴露于所述电场和用于所述化学消融的所述化学剂和所述增加的温度从而消融、去除、凝固或以其他方式改变所述病变组织的装置；和任选地
h)控制步骤a)至g)重复多次直至化学消融剂的输送完成的装置，步骤a)至g)中所述化学试剂凝固的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个优选的方面，提供了用于提高化学消融过程效率的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)传输并控制所述微波能量到病变组织的装置；
c)将用作用于化学消融的化学剂输送到所述病变组织中以同时将所述微波能量传输到所述病变组织中的装置，所述用于化学消融的化学剂的输送通过所述微波传输装置实现；
d)实时监测由所述微波能量的所述同时传输和用于所述化学消融的所述化学剂的所述输送所产生的电场的装置；
e)实时监测和控制用于所述化学消融的所述化学剂进入所述病变组织的输送和量的装置；
f)实时监测和控制所述微波能量同时传输到所述病变组织中和用于所述化学消融的所述化学剂被受控输送到所述病变组织中，以将所述病变组织和进入所述病变组织中的所述感受器的温度维持高于周围组织的装置；
g)实时响应和控制所述病变组织同时暴露于所述电场和用于所述化学消融的所述化学剂和所述增加的温度从而消融、去除、凝固或以其他方式改变所述病变组织的装置；和任选地
h)控制步骤a)至g)重复多次直至化学消融剂的输送完成的装置，步骤a)至g)中所述化学试剂凝固的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的又一个优选的方面，提供了用于增强化学反应过程效率和加速其动力学的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)传输并控制所述微波能量进入化学反应介质的装置，所述化学反应介质由纯净的或在合适溶剂存在下的至少一种化学试剂组成；
c)将所述微波能量传输到所述化学反应介质中的同时将至少一种其它化学试剂输送到所述化学反应介质中的装置，用于化学反应的所述化学试剂的输送通过所述微波传输装置实现；
d)实时监测由所述微波能量同时传输到所述化学反应介质中和所述化学试剂输送到所述化学反应介质所产生的电场的装置；
e)实时监测和控制正被用于所述化学反应的所述化学试剂到所述化学反应介质中的输送和所述化学试剂的量的装置；
f)实时监测和控制所述微波能量同时传输到所述化学反应介质中和用于所述化学反应的所述化学试剂被受控输送进入所述化学反应介质中引起的温度升高，以将所述化学反应介质的温度维持在足以进行化学反应的装置；
g)实时响应和控制所述化学反应介质同时暴露于所述电场和用于所述化学反应和所述增加的温度的所述化学试剂从而完成所述化学反应的装置；和任选地
h)控制步骤a)至g)重复多次直至化学试剂的输送完成的装置，步骤a)至g)中所述化学试剂输送的位置在每个轮次之间改变。
在本发明的最优选的方面，提供了用于增强化学反应过程效率和加速其动力学的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)传输并控制所述微波能量进入化学反应介质的装置，所述化学反应介质由纯净的或在合适溶剂存在下的至少一种化学试剂组成；
c)通过所述能量传输和控制装置的正中将至少一种其它化学试剂输送到所述化学反应介质中同时将所述微波能量传输到所述化学反应介质中的装置；
d)实时监测由所述微波能量同时传输到所述化学反应介质中和所述化学试剂输送到所述化学反应介质所产生的电场的装置；
e)实时监测和控制正被用于所述化学反应的所述化学试剂到所述化学反应介质的输送和所述化学试剂的量的装置；
f)实时监测和控制所述微波能量同时传输到所述化学反应介质中和用于所述化学反应的所述化学试剂被受控输送进入所述化学反应介质中引起的温度升高，以将所述化学反应介质的温度维持在足以进行化学反应的装置；
g)实时响应和控制所述化学反应介质同时暴露于所述电场和用于所述化学反应和所述增加的温度的所述化学试剂从而完成所述化学反应的装置；和任选地
h)控制步骤a)至g)重复多次直至化学试剂的输送完成的装置，步骤a)至g)中所述化学试剂输送的位置在每个轮次之间改变。
本领域技术人员还将认识到，对于本发明的前述方面，选择术语“溶剂”和“增溶的”作为简明的实例，并且它们可以代替“支持”和“分散的”，因为本发明也考虑了固相化学反应的性能并不限于液态反应。本领域技术人员将理解，本发明前两个方面的步骤“h”优选考虑这种固相合成。
在本发明的又一个优选的方面，提供了用于产生等离子体的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)传输并控制所述微波能量到反应室的装置；
c)将至少一种气态材料同时输送到所述反应室中以将所述微波能量传输到所述反应室中的装置，所述气态材料的输送通过所述微波传输装置实现；
d)实时监测由所述微波能量同时传输到所述反应室和所述气态材料输送到所述反应室所产生的电场的装置；
e)实时监测和控制所述气态材料向所述反应室的所述输送和量的装置；
f)实时监测和控制所述反应室中的介电性质的装置，所述介电性质是由所述微波能量同时传输到所述反应室和所述气态材料被受控输送进入所述反应室所致，以保持能够产生等离子体材料的条件；和
g)在所述能够产生等离子体材料的条件下保持所述气态材料暴露于所述微波能量直到所需的过程完成的装置。
在本发明的最优选的方面，提供了用于产生等离子体的设备，其包括以下步骤：
a)微波能量源发生器；
b)传输并控制所述微波能量到反应室的装置；
c)将至少一种气态材料通过所述能量传输和控制装置的正中输送到所述反应室中，同时将所述微波能量传输到所述反应室中的装置；
d)实时监测由所述微波能量同时传输到所述反应室和所述气态材料输送到所述反应室所产生的电场的装置；
e)实时监测和控制所述气态材料向所述反应室的所述输送和量的装置；
f)实时监测和控制所述反应室中的介电性质的装置，所述介电性质是由所述微波能量同时传输到所述反应室和所述气态材料被受控输送进入所述反应室所致，以保持能够产生等离子体材料的条件；和
g)在所述能够产生等离子体材料的条件下保持所述气态材料暴露于所述微波能量直到所需的过程完成的装置。
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